Kietųjų uolienų kasimo užkariavimas: išsami naujoviškų litavimo technologijos, skirtos ilgaamžėms{0}}PDC pjaustytuvams, analizė

Ekstremaliose eksploatacinėse aplinkose, tokiose kaip kasyba, tunelių tiesimas ir gilus{0}}gręžinių gręžimas, tunelių gręžimo mašinų (TBM)-pjaustytuvų- „dantys“ atlieka pagrindinę uolienų skaldymo užduotį. Tačiau tradiciniai WC-kocementuoto karbido pjaustytuvai dažnai kenčia nuo abrazyvinio susidėvėjimo, kai susiduria su didelio-kietumo uolienomis. Dažnas pjaustytuvų keitimas ne tik sumažina įsiskverbimo greitį, bet ir patiria didelių prastovų išlaidų.

Siekiant įveikti šią kliūtį, atsirado polikristalinių deimantų kompaktiniai (PDC) pjaustytuvai. Tačiau kaip tvirtai surišti itin-kietą PDC sluoksnį su kietu plieniniu pagrindu nepažeidžiant deimantų šiluminio stabilumo? Šiame straipsnyje pateikiama nuodugni naujoviško PDC pjaustytuvo (PCD PICK) litavimo metodo analizė, atskleidžianti, kaip juo pasiekiama „sinerginė jungtis“.

I. Tradicinio litavimo iššūkiai: stresas ir šiluminė žala

PDC pjovimo galvutę (PCD PICK) sudaro sukepintas polikristalinis deimantinis sluoksnis, sujungtas su cementuoto karbido pagrindu. Įprastas litavimas paprastai naudoja bendrą indukcinį šildymą, o tai kelia du nuolatinius iššūkius:

Liekamoji šiluminė įtampa:Plieninio pagrindo, cementuoto karbido ir PDC sluoksnio šiluminio plėtimosi koeficientai ir tamprumo moduliai labai skiriasi. Po-aušinimo, susikaupę sąsajos įtempiai sukelia trapius lūžius arba įtrūkimus veikiant smūgio apkrovoms.

PDC terminis skilimas:Deimantas (PCD sluoksnis) yra labai jautrus; litavimo temperatūra, viršijanti 700 laipsnių, smarkiai sumažina jo atsparumą dilimui ir gali sukelti grafitizaciją, o tai gali sukelti ankstyvą gedimą.

II. Naujoviškas sprendimas: Zn-Ni išankstinis-apdengimas ir gradientinė kompozitinė litavimo jungtis

Naujos-kartos litavimo procesas apima du mechanizmus: sąsajos modifikavimą ir įtempių reguliavimą.

Zn-Ni padengimas: sąsajos legiravimo menas
Skirtingai nuo tiesioginio litavimo, šiuo metodu pridedamas išankstinio{0} apdorojimo etapas: cementuoto karbido pagrindo jungiamojo paviršiaus panardinimas į išlydytą cinko-nikelio (Zn-Ni) lydinį.
Funkcija: sudaro Zn-Ni lydinio sluoksnį, todėl pasiekiamas „išankstinis lydinio lydinys“-. Tai žymiai pagerina litavimo užpildo sudrėkimą ant pagrindo, užtikrinant visišką padengimą ir pašalinant lydymosi defektų trūkumą-. Tuo pačiu metu Ni sinergizuojasi su užpildu, padidindamas šlyties stiprumą daugiau nei 300 MPa.

Kompozicinis srautas: šiluminio plėtimosi gradiento sukūrimas
Fliuso pasta naujoviškai sumaišoma su 10% ~ 20% cementuoto karbido milteliais (pvz., WC-12Co).
Techninis principas: Cementinio karbido milteliai turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, o išlydyto užpildo metalo koeficientas yra didelis. Jų mišinys sudaro „kompozicinę medžiagą“ su vidutiniu koeficientu. Taip sukuriama gradiento struktūra: "Plieninis pagrindas (aukštas) → Kompozicinis litavimo sujungimas (vidutinis) → Cementuotas karbidas (žemas)."
Nauda: veiksmingai sumažina sąsajų įtempimą, užkertant kelią mikro{0}}įtrūkimams ir poringumui litavimo jungtyje.

III. Pagrindinė proceso eigos informacija

Veiksmingas litavimas priklauso ne tik nuo medžiagų, bet ir nuo tikslios šiluminės kontrolės.

1 veiksmas: pagrindo išankstinis pašildymas ir srauto naudojimas
Vienodai padenkite vidinę plieno pagrindo angą specializuota srauto pasta, kurioje yra WC-Co miltelių (sausas storis ~0,3-0,4 mm). Uždėkite sidabro- užpildo metalo lakštą (54 %-57 % Ag) ir indukciniu būdu įkaitinkite iki 670–690 laipsnių, kol užpildas visiškai išsilydys ir taps paruoštas lituoti.

2 veiksmas: PDC galvutės šiluminė apsauga ir dengimas
Šis žingsnis yra labai svarbus deimantų apsaugai. Specialus vario vamzdžio tvirtinimas visiškai uždengia PDC pjovimo galvutės deimantinį sluoksnį.
Fizinė apsauga nuo karščio: Naudoja puikų vario šilumos laidumą greitam šilumos išsklaidyti.
Apsauga nuo atmosferos: išvalykite vamzdinį įtaisą didelio{0}}grynumo argonu. Tai sumažina deguonies dalinį slėgį deimantų paviršiuje (užkertant kelią oksidacijai) ir pašalina likutinę šilumą per dujų srautą.
Esant šiai apsaugai, cementuoto karbido galą panardinkite į 650-680 laipsnių dengimo tirpalą ~40 sekundžių.

3 veiksmas: tikslus indukcinis litavimas
Įdėkite apdorotą PDC galvutę į pašildytą plieninį pagrindą. Dėl vario tvirtinimo ir argono srauto tikroji deimantinio sluoksnio temperatūra saugiai išlieka žemiau 700 laipsnių slenksčio. Kai litavimo jungtis atrodo ryškiai skysta, pasukite pagal laikrodžio rodyklę 2-3 kartus, kad pašalintumėte nešvarumus. Atvėsinkite, kad gautumėte didelio stiprumo pjaustytuvą.

IV. Našumo šuolis: duomenimis-pagrįsti rezultatai

Lyginamasis bandymas (pvz., 1 pavyzdys ir 1 tradicinis proceso palyginimas) atskleidžia puikius pagrindinių metrikų patobulinimus:

Ši nauja PDC pjaustytuvo (PCD PICK) litavimo technologija sėkmingai sujungia mikroskopinę sąsają su makroskopine termine apsauga. Jis išsprendžia nuolatinį deimantų šiluminės žalos iššūkį ir puikiai sumažina medžiagų šiluminio plėtimosi neatitikimą, naudodamas „gradiento pereinamojo sluoksnio“ koncepciją.

Kasybos ir požeminės inžinerijos klientams tai reiškia mažiau prastovų, susijusių su pjaustytuvų keitimu, greitesniais kasimo tempais ir mažesnėmis bendromis sąnaudomis. Didėjant sunkumams, susijusiems su kietuoju akmeniu, ši tvirta suvirinimo naujovė-tikrai „apginkluoja dantis“-atstovauja pažangiausiam-sprendimui, kurio pramonei skubiai reikia.